Чёрные дыры будоражат умы не только учёных, но и людей, не связанных непосредственно с наукой. Один из вопросов, который мало кого оставит равнодушным, заключается в том, могут ли чёрные дыры переносить нас на огромные расстояния, ведь они сильно искривляют пространство за счёт своей массы? Совсем экзотическая идея заключается в том, что чёрные дыры могут быть порталами в другие вселенные.
Реальность, судя по всему, гораздо сложнее, а за пределами научно-фантастического мира падение в чёрную дыру — плохая идея.
Часто используемая аналогия — это сгибание листа бумаги. Крайние, или любые другие точки этой линии можно соединить, изогнув лист. Понимание того, как это работает во Вселенной требует хотя бы небольшого погружения в теорию относительности применительно к гравитации. Давайте попробуем.
Важно понимать, что чёрная дыра — это не пустое пространство, а, скорее, место, где огромное количество материи помещается в крошечную область, называемую сингулярностью, которая бесконечно мала и плотна (тут есть разные варианты, но остановимся на этом).
По мере приближения к чёрной дыре, скорость убегания — скорость, необходимая для того, чтобы избежать её гравитации, — возрастает. В какой-то момент скорость убегания превышает скорость света.
Ну а поскольку ничто не может двигаться быстрее света, ничто не может покинуть чёрную дыру. Правда, есть одна лазейка: чёрная дыра не всасывает всё вокруг себя, как пылесос или слив в ванной.
Воздействие её гравитации простирается только до её горизонта событий, радиус которого увеличивается по мере того, как всё больше материи попадает в чёрную дыру.
Что находится внутри горизонта событий — одна из самых больших загадок в астрофизике. Большинство учёных считают, что вся материя, попадающая в чёрную дыру, сжимается в точку с бесконечной плотностью.
Если бы вы упали в чёрную дыру, согласно общепринятым представлениям, вы бы сначала растянулись под действием приливных сил, а затем сжались в ничто, добавив массы чёрной дыре, и увеличив радиус её горизонта событий.
Затем вы будете выброшены во Вселенную в виде фотонов излучения Хокинга. Небольшая по космическим меркам чёрная дыра, массой Солнца, испарится, превратившись во всплеск гамма-лучей, согласно расчётам, за 10^87 лет. При этом никакой информации о материи, попавшей некогда в чёрную дыру, не сохраняется.
Когда чёрная дыра становится червоточиной?
Проблема заключается в том, что уравнения теории относительности «ломаются» о сингулярность чёрной дыры, так как она является царством квантово-механических эффектов, которые до сих пор никто не смог объединить с гравитацией. Как итог, никто не знает, что представляет собой сингулярность.
Сингулярность, и без того нечто крайне странное, становится ещё страннее, если вспомнить, что во Вселенной не существует статичных объектов — всё вращается.
Если и сингулярность вращается достаточно быстро, она может приобрести форму кольца, а тут сегодняшняя наука вообще бессильна. Эта идея, кстати, неплохо обыграна в научно-фантастическом романе Стивена Бакстера «Кольцо» 1994 года.
Все эти предположения предположениями и останутся до тех пор, пока не будет разработана теория квантовой гравитации.
Более того, никто до сих пор не наблюдал вещества, появляющегося из неоткуда, как это могло бы быть, будь чёрные дыры червоточинами. Помимо прочего, одним из следствий существования червоточин является возможность путешествий во времени.
Тут, правда, следует отметить, что даже в теории относительности нет такого понятия, как «сейчас». Отправившись в одну точку пространства, вернувшись затем в исходную, вы можете прибыть раньше, чем отправились в своё путешествие. Здравствуйте, парадоксы!
Как итог, речь, судя по всему, лишь о том, что мы по-прежнему плохо понимаем устройство Вселенной. Но согласитесь, что отсутствие возможности преодолеть эти огромные космические расстояния за разумное время, никак не укладывается в голове.
Статья о кольцевой сингулярности.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
